JSON文件出现重复键问题：缓存装饰器执行异常排查

问题背景 #

现有一个计算数字10次方的函数rui，通过装饰器实现结果缓存：重复输入相同数字时直接返回JSON文件中的缓存值，首次输入则将数字与结果存入JSON文件。代码如下：

import json

def decor(func):
    def wraps(num):

        with open('inf.json') as json_file:
            dictionary = json.load(json_file)

        if num not in dictionary:
            with open('inf.json', 'w') as json_file:
                dictionary.update({num : func(num)})
                json.dump(dictionary, json_file)
        return dictionary[num]
    return wraps

@decor
def rui(num):
    return num**10

现象 #

初始JSON文件为空，执行以下调用：

rui(10)
rui(11)
rui(10)

预期JSON内容：

{"10" : 10000000000, "11" : 25937424601}

实际JSON内容：

{"10": 10000000000, "11": 25937424601, "10": 10000000000}

再次执行：

rui(11)
rui(10)
rui(10)
rui(15)
rui(15)

实际JSON内容出现重复的"15"键：

{"10": 10000000000, "11": 25937424601, "15": 576650390625, "15": 576650390625}

原因分析 #

核心问题是类型不匹配：

• 函数rui接收的num是整数类型（比如10）
• JSON文件的键只能是字符串类型，json.load读取后，字典的键会自动转为字符串（比如"10"）
• 判断num not in dictionary时，整数10和字符串"10"被视为完全不同的键，导致每次传入整数num都会被判定为“未缓存”，进而重复向字典中添加键值对
• 执行json.dump时，所有非字符串类型的键会被强制转换为字符串，最终就出现了重复的字符串键

解决方法 #

统一键的类型：将传入的num转换为字符串后再进行缓存判断与存储，确保JSON中的键和判断用的键类型一致。修改后的代码如下：

import json

def decor(func):
    def wraps(num):
        # 将num转为字符串，统一键类型
        num_key = str(num)
        
        with open('inf.json') as json_file:
            dictionary = json.load(json_file)

        if num_key not in dictionary:
            result = func(num)
            dictionary[num_key] = result
            with open('inf.json', 'w') as json_file:
                json.dump(dictionary, json_file)
        return dictionary[num_key]
    return wraps

@decor
def rui(num):
    return num**10

验证效果 #

执行相同调用后，JSON文件会正确存储唯一的键值对，不会再出现重复键。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xSAMx